農業氣象站主要應用于以下幾方面：

（一）農業生產及農作物生長過程分析研究：利用農業氣象站或其他方式獲取作物生長發育狀態參數，通過計算獲得相關數值，以指導農業管理部門及時采取防治措施。

（二）農田環境監測及環境調查：測定溫度、濕度等物理量，以及土壤養分狀況，了解土壤結構及其演變規律，預測土壤肥力水平，評價環境質量現狀。

（三）自然災害預警預報：運用多種方法對突發性災害性現象作出準確判斷，以便采取相應對策，減輕災害損失。

（四）氣象服務與社會經濟發展：利用現代信息技術，為公眾提供各類氣象情報和信息；開展天氣預報產品的開發與推廣工作，提高氣象服務水平，滿足農業氣象服務需求。

農業氣象站是進行農業氣候監測記錄的重要手段。它能反映出一定時期內氣溫、降水量、相對濕度等自然因素的分布情況，并可根據這些資料來研究當地氣候狀況，同時，還可以用不同類型天氣系統中各要素之間相互關系的變化來推斷未來某一時段的天氣形勢，如降水趨勢圖、大風等值線圖等，這就有助于正確地制定防御和減輕干旱、洪澇等自然災害的決策。

農業氣象站的作用有很多，但是最重要的是為農業生產服務，目的是為了提高農業效益，使之得到更高的質量和產量。